CC BY
58
3. Пат. 2244079 Рос. Федерация, МПК7 E 04 G 11/20, C 04 B 40/02. Способ изготовления блоков, устройство для сборки и мазки перегородок и бесподдонный захват / Чернов А. Н. № 2002131653/03; заявл. 27.05.2004; опубл. 10.01.2005, Бюл. № 1.
Сведения об авторах
Пак Аврелий Александрович
кандидат технических наук, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия pak@chemy.kolasc. net. га Сухорукова Раиса Николаевна
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия suhorukova@chemy.kolasc. net. ru
Pak Avreli Aleksandrovich
PhD (Engineering), I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences", Apatity, Russia pak@chemy.kolasc.net.ru Sukhorukova Raisa Nikolaevna
I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials
of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences", Apatity, Russia
suhorukova@chemy.kolasc.net.ru
DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.881 -884 УДК 691.327.332
ОСОБЕННОСТИ ТРАДИЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ГАЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ: ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ
А. А. Пак, Р. Н. Сухорукова
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия
Аннотация
Рассматриваются особенности формования газобетонных изделий в открытых и закрытых формах. Предлагается при формовании изделий в закрытых формах затворять газобетонную смесь холодной водой и исключить предварительную выдержку перед пропаркой бетона, что позволит значительно сократить технологический процесс изготовления изделий. Ключевые слова:
газобетон, технология, бетонная смесь, плотность, пористость, поверхностный слой.
FEATURES OF THE TRADITIONAL TECHNOLOGY OF CONCRETE PRODUCTS: ADVANTAGES AND DISADVANTAGES
A. A. Pak, R. N. Sukhorukova
I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences", Apatity, Russia
Abstract
The article deals with the features of forming concrete products in open and closed forms. We have offered when products are molded in closed forms to prepare concrete mixture with cold water and to exclude pre-exposure before the steaming concrete, this helps significantly reduce the technological process of manufacturing the products. Keywords:
concrete technology, concrete mix, density, porosity, surface layer.
Технология газобетонных изделий имеет свои специфические особенности, связанные с вещественным составом бетонной смеси, механизмом образования пористой структуры, способами формования, условиями твердения изделий. В результате взаимодействия компонентов бетонной смеси — газообразователя (чаще всего алюминиевая пудра) и гидрата окиси кальция, образующегося при гидратации цемента или специально вводимой в бетонную смесь извести, выделяется газ — водород, который плохо растворяется в воде и создает газовые поры
в бетонной смеси. Возрастающий объем газовых сферических пор (ячеек) приводит к вспучиванию (увеличению объема) бетонной смеси в 1,2-1,8 раза в зависимости от заданной плотности затвердевшего газобетона. Процессы газообразования и вспучивания бетонной смеси очень нестабильны и зависят от множества факторов: реологических свойств смеси, температуры сырья и окружающей среды, щелочности и экзотермичности вяжущего вещества, колебаний атмосферного давления, даже от сотрясения формы и наличия сквозняков в цехе [1]. Нестабильность вспучивания смеси приводит к колебаниям плотности газобетона, которая, в отличие от других видов бетонов, определяет большинство других эксплуатационных показателей ячеистого бетона: прочность, теплопроводность, долговечность и др. [2, 3]. Если тяжелые бетоны, независимо от класса по прочности, имеют практически одинаковую плотность (в среднем 2400 кг/м3), то у ячеистых бетонов величина плотности варьируется от 300 до 1200 кг/м3.
Смесь ячеистого бетона отличается от смеси тяжелого бетона большей пластичностью и представляет собой бингамовскую жидкость, которая способна нести статическую нагрузку (в процессе схватывания приобретает пластическую прочность). В связи с высокой консистенцией газобетонной смеси процесс формования газобетонных изделий часто называют заливкой смеси в форму. Залитая в форму газобетонная смесь вспучивается, возвышаясь над бортами формы в виде «орбушки (излишка газобетонной смеси) с опущенными краями по периметру изделия вследствие торможения бортами формы. С целью полного заполнения вспучивающейся бетонной смесью краев и углов формы горбушка поднимается над бортами формы на 2-6 см. Объем горбушки достигает 10-15 % от объема изделия. Горбушку необходимо срезать вровень с бортами формы и удалить. Утилизация срезанной горбушки (возврат на бетоносмесительный узел) для повторного использования экономически выгодна на крупных, полностью механизированных заводах. Удаление горбушки на предприятиях небольшой производительности требует больших затрат ручного труда, и она чаще всего вывозится в отвал [4, 5].
Общепризнанными достоинствами газобетона являются: самая низкая средняя плотность (усух = 300-1200 кг/м3) из всех известных видов бетонов; низкая теплопроводность (Хсух = 0,08-0,29 Вт/м °С); высокая пожаро-, огне-, морозостостойкость; возможность максимального использования местного минерального сырья и отходов промышленности; высокая технологичность (простота обработки).
Наиболее характерными, отличительными особенностями технологии газобетонных изделий являются: приготовление бетонной смеси без крупного заполнителя (щебня или гравия); литая консистенция (расплыв смеси по цилиндру Суттарда 12-35 см); затворение смеси горячей водой с температурой 50-70 °С (для получения после перемешивания бетонной смеси с температурой 40 ± 5 °С, являющихся оптимальными для газообразования и вспучивания смеси). Затворение бетонной смеси горячей водой отрицательно сказывается на физико-механических свойствах газобетона вследствие повышения водопотребности бетонной смеси и снижения прочности газобетона, преждевременного комкования и недоиспользования вяжущих свойств цемента. При формовании изделий газобетонная смесь наливается в форму не на всю ее высоту, так как в результате газообразования бетонная смесь вспучивается, заполняя при этом оставшийся объем формовочной полости. Для улучшения структурообразования и интенсификации газообразования на практике широко используется вибровспучивание газобетонной смеси пониженной консистенции (11-13 см). После окончания вспучивания смеси и срезки горбушки всякие внешние воздействия на форму с изделием не рекомендуются (встряхивания, толчки, удары и пр.) во избежание подсадки смеси.
Такие технологические операции осуществляются только с газобетонной смесью. Другие бетонные смеси (тяжелые на плотных и легкие на пористых заполнителях) укладываются в форму на всю ее высоту и подвергаются виброуплотнению. После виброуплотнения объем этих бетонных смесей остается уже неизменным. Другая разновидность ячеистобетонной смеси — пенобетонная — также укладывается на полную высоту формы уже в вспененном состоянии; в дальнейшем объем пенобетонной смеси в форме не увеличивается и даже нередко подсаживается на 1-3 % из-за разрушения пены.
Общим для любых технологий сборных бетонных и железобетонных изделий из всех видов бетонов, в том числе и ячеистобетонных, является то, что они формуются в подавляющем большинстве случаев в открытой сверху формовой оснастке.
К недостаткам традиционной газобетонной технологии можно отнести:
• затворение бетонной смеси горячей водой;
• затрата энергии на подогрев воды затворения до 50-70 °С;
• необходимость в выдержке отформованных изделий в течение 3-5 ч (если температура окружающей среды в специальной камере дозревания 40 ± 5 °С, то 1,0-1,5 ч) для образования горбушки и набора бетоном «критической» прочности;
• необходимость срезки и утилизации горбушки. — известная технология «прикатки» горбушки для вдавливания ее в тело изделия и уплотнения поверхностного слоя недостаточно эффективна (одностороннее уплотнение только верхней плоскости) и требует специального оборудования;
• необходимость в предварительной выдержке заформованных изделий перед началом термовлажностной обработки (2-4 ч) и плавного подъема температуры в тепловом агрегате до изотермической выдержки (2-3 ч) во избежание развития деструктивных процессов и деформаций в бетоне;
• невозможность получения пористой структуры бетона с замкнутыми сферическими порами и уплотненными межпоровыми перегородками вследствие свободного (нестесненного) развития газовых пор в открытой форме.
С целью устранения указанных недостатков нами предлагается:
• затворять газобетонную смесь холодной (неподогретой) водой;
• изготавливать газобетонные изделия в формах, закрываемых сразу после заливки бетонной смеси жесткой крышкой, фиксируемой с бортами или поддоном формы;
• ставить заформованные изделия в пропарочную камеру, предварительно разогретую до 40-45 °С;
• начинать термовлажностную обработку (ТВО) изделий без предварительной выдержки сразу после установки форм в пропарочную камеру; во время ТВО происходит вспучивание газобетонной смеси с последующим прижатием и выравниванием по плоскости крышки с заполнением углов и краев изделия без формирования горбушки;
• подъем температуры в пропарочной камере до температуры изотермической выдержки за 1,0-1,5 ч без опасения возникновения температурных деформаций в бетоне, развитию которых препятствует всестороннее обжатие изделия жесткими стенкам формовой оснастки.
Выполненные постановочные эксперименты полностью подтвердили целесообразность выдвинутых предложений и реальность их практического осуществления. Затворение газобетонной смеси холодной водой, помимо экономии энергии на подогрев воды, значительно упрощает технологию, исключается опасность преждевременного вспучивания смеси, что существенно при работе в закрытых формах.
Одной из характерных особенностей строительных изделий из ячеистого бетона являются открытая пористость и низкая твердость поверхностных слоев: они легко царапаются проволокой, гвоздем. Открытая пористость поверхности изделий влечет за собой повышенное водопоглощение, капиллярный подсос, влагопроницаемость с последующим значительным ухудшением многих важнейших эксплуатационных свойств газобетона. Поэтому поверхность ограждающих стен из ячеистого бетона необходимо защищать от внешних механических и климатических воздействий (штукатурить, покрывать облицовочным материалом). Таким образом, логично предположить, что уменьшение пористости и повышение твердости поверхностных слоев позволит устранить многие недостатки газобетона.
С целью повышения твердости поверхностных слоев газобетонных изделий нами предложено изготавливать двух- и трехслойные газобетонные блоки с устройством уплотненных поверхностных слоев из более плотного материала. В качестве таких материалов были приняты тяжелый цементно-песчаный раствор состава «цемент : песок = 1 : 3» и присыпка верхней поверхности образца легким пористым заполнителем (шунгизитовым гравием). Толщина уплотненных слоев 1-2 см. Средний слой формовали из газобетонной смеси плотностью 400-500 кг/м3. При такой конструкции достигаются прочностные показатели слоистого газобетона, равные показателям однослойного газобетона плотностью 600-700 кг/м3 с той лишь разницей, что поверхности газобетонных изделий приобретают твердость плотного бетона с улучшением остальных физико-механических свойств композиционного бетона.
Возможны и другие варианты получения газобетонных изделий с уплотненным поверхностным слоем. Так, двухслойные образцы можно изготавливать с укладкой нижнего слоя из цементно-песчаного раствора, либо присыпкой на верхнюю поверхность газобетонной смеси сухой цементно-песчаной смеси с последующим закрытием формы крышкой. Возможно, также присыпать верхнюю поверхность газобетонной смеси тонким слоем одного цемента, чтобы заполнить только поверхностные поры.
а б
Образцы газобетона: а — двухслойный с поверхностным слоем из плотного цементно-песчаного раствора; б — трехслойный с поверхностными слоями из плотного раствора и легкого бетона
Планируется выполнить широкий круг экспериментальных исследований выдвинутых предложений по совершенствованию технологии газобетонных изделий в направлении изучения, как повлияет уплотнение поверхностного слоя на основные эксплуатационные свойства газобетона: среднюю плотность, пределы прочности при изгибе и сжатии, водопоглощение, капиллярный подсос, морозостойкость и теплопроводность.
Литература
1. Лотов А. В., Митина Н. А. Особенности технологических процессов производства газобетона // Строительные материалы. 2003. № 1. С. 7-9.
2. Производство ячеистобетонных изделий: теория практика / Н. П. Сажнев и др. Минск: Стринко, 1999. 284 с.
3. Бетоны автоклавного твердения / С. А. Миронов и др. М.: Стройиздат, 1968. 280 с.
4. Боженов П. И. Технология автоклавных материалов. Л.: Стройиздат, 1978. 368 с.
5. Вишневский А. А., Гринфельд Г. И. Выбор технологии производства автоклавного газобетона: ударная или литьевая // Строительные материалы. 2015. № 8. С. 4-7.
Сведения об авторах
Пак Аврелий Александрович
кандидат технических наук, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия pak@chemy.kolasc. net. га Сухорукова Раиса Николаевна
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия suhorukova@chemy.kolasc. net. ru
Pak Avreli Aleksandrovich
PhD (Engineering), I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences", Apatity, Russia pak@chemy.kolasc.net.ru Sukhorukova Raisa Nikolaevna
I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials
of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences", Apatity, Russia
suhorukova@chemy.kolasc.net.ru
DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.884-889 УДК 669.712 / 546.161
ОТХОДЫ ГЛИНОЗЕМНОГО ПРОИЗВОДСТВА — ПЕРСПЕКТИВНОЕ СЫРЬЕ ДЛЯ ЧЕРНОЙ И ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
Л. А. Пасечник, И. С. Медянкина, В. М. Скачков, В. Т. Суриков, С. П. Яценко
ФГБУН Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН, г. Екатеринбург, Россия Аннотация
Представлены разрабатываемые направления переработки шламов глиноземного производства с утилизацией дымовых газов печей спекания и извлечением редких металлов (иттрия, скандия, циркония, титана). Дополнительное выделение глинозема направлено на получение обогащенного железосодержащего концентрата. Разрабатывается фторидная технология выделения кремния и получения глинозема бесщелочным методом. Ключевые слова:
красный шлам, переработка, извлечение, иттрий, скандий, цирконий, глинозем.
WASTE OF ALUMINA PRODUCTION IS A PROMISING RESOURCE FOR FERROUS AND NONFERROUS METALLURGY
L. A. Pasechnik, I. S. Medyankina, V. M. Skachkov, V. T. Surikov, S. P. Yatsenko
Federal State Government-Financed Research Institution Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of the RAS, Yekaterinburg, Russia
Abstract
This article presents the directions of processing alumina slurries with the utilization of flue gases from sintering furnaces and extraction of rare metals (yttrium, scandium, zirconium and titanium).
